CN201416441Y - 电缆遥测井下仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种井下仪，尤其是涉及一种对电缆遥测井下仪的结构改良。电缆遥测井下仪，其特征在于，包括电源装置以及分别与电源装置相连的下行指令信号系统和上行数据信号系统，它还包括井下仪接口以及分别与下行指令信号系统和上行数据信号系统相连的信号模式变压器，所述的井下仪接口分别与下行指令信号系统和上行数据信号系统相连。因此，本实用新型具有如下优点：1.设计合理，结构简单，并且使用寿命长，易于推广；2.数据传输速率较高；3.有效传输数据的时间长；4.设有误码检测；5.设计合理、巧妙。

Description

电缆遥测井下仪

技术领域

本实用新型涉及一种井下仪，尤其是涉及一种对电缆遥测井下仪的结构改良。

背景技术

目前以高性能、大数据量为特征的新型石油测井仪器不断开发成功，如何有效的完成测井信息高速、正确的双向传输已成为十分重要的问题，目前面临的主要困难是：在一定长度上必须有足够高的传输速率；对数据传输的容量有一定要求；数据传输要可靠；要实现地面与井下之间信息的双向传输；

现有井下脉冲编码调制发送器PCM系统传输数据，基本解决了以上问题，但仍存在如下缺点：数据传输速率较低；有效传输数据的时间少；没有误码检测。

发明内容

本实用新型主要是解决现有技术所存在的数据传输速率较低等的技术问题；提供了一种数据传输速率较高的电缆遥测井下仪。

本实用新型还有一目的是解决现有技术所存在的有效传输数据的时间少等的技术问题；提供了一种有效传输数据的时间长的电缆遥测井下仪。

本实用新型再有一目的是解决现有技术所存在的没有误码检测等的技术问题；提供了一种设有误码检测的电缆遥测井下仪。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

电缆遥测井下仪，其特征在于，包括电源装置以及分别与电源装置相连的下行指令信号系统和上行数据信号系统，它还包括井下仪接口以及分别与下行指令信号系统和上行数据信号系统相连的信号模式变压器，所述的井下仪接口分别与下行指令信号系统和上行数据信号系统相连。

在上述的电缆遥测井下仪，所述的下行指令信号系统包括与信号模式变压器相连的门电路模块，分别与检测器以及噪声抑制电路模块相连的滤波器还连接在门电路模块上，分别与帧同步模式探测器和循环冗余检测电路模块相连的解调器还分别与检测器以及噪声抑制电路模块相连，所述的帧同步模式探测器和循环冗余检测电路模块均连接在定时器上，该帧同步模式探测器还连接有指令接收器以及下行信号发生器，所述的下行信号发生器连接在井下仪接口上。

在上述的电缆遥测井下仪，所述的上行数据信号系统包括与信号模式变压器相连的功放电路模块，帧同步模式转换开关通过双相码形成电路模块与功放电路模块相连，分别与帧同步模式转换开关以及帧同步FSP模块和循环冗余CRC模块相连的状态装置还连接有与井下仪接口相连的上传数据探测器，所述的状态装置还通过端头电压A/D变换电路模块分别连接有GO脉冲形成电路模块以及上行时钟信号发生器，所述的GO脉冲形成电路模块以及上行时钟信号发生器分别与井下仪接口相连，它还包括与状态装置相连的帧信号装置，所述的帧信号装置分别与上述的指令接收器以及功放电路模块相连。

在上述的电缆遥测井下仪，所述的状态装置包括分别与帧同步模式转换开关以及帧同步FSP模块和循环冗余CRC模块相连的状态字一模块，上述端头电压A/D变换电路模块通过连接有状态开关的状态字二模块与状态字一模块相连，上述的端头电压A/D变换电路模块分别与上述GO脉冲形成电路以及上行时钟信号发生器相连。

在上述的电缆遥测井下仪，所述的帧信号装置包括与上述指令接收器相连的帧起始电路模块以及与帧起始电路模块相连的帧时序电路模块。

在上述的电缆遥测井下仪，所述的上行数据信号系统还包括一个波形信号装置，上述的双相码形成电路模块通过波形信号装置与上述功放电路模块相连。

在上述的电缆遥测井下仪，所述的波形信号装置包括分别与上述双相码形成电路模块、信号交换电路模块以及功放电路模块相连的波形信号开关电路模块，该波形信号开关电路模块还连接有波形仪上传波形信号模块以及信号交换电路模块，上述帧时序电路模块还通过信号交换电路模块与上述功放电路模块相连。

因此，本实用新型具有如下优点：1.设计合理，结构简单，并且使用寿命长，易于推广；2.数据传输速率较高；3.有效传输数据的时间长；4.设有误码检测；5.设计合理、巧妙。

附图说明

图1是本实用新型的一种工作原理图；

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。图中，电源装置、下行指令信号系统、门电路模块、检测器、噪声抑制电路模块、滤波器、门电路模块、帧同步模式探测器、循环冗余检测电路模块、解调器、定时器、指令接收器、下行信号发生器、上行数据信号系统、功放电路模块、帧同步模式转换开关、双相码形成电路模块、功放电路模块、帧同步FSP模块、循环冗余CRC模块、状态装置、状态字一模块、状态开关、状态字二模块、端头电压A/D变换电路模块、上传数据探测器、GO脉冲形成电路模块、上行时钟信号发生器、帧信号装置、帧起始电路模块、帧时序电路模块、信号交换电路模块、波形信号装置、波形信号开关电路模块、波形信号开关电路模块、井下仪接口、信号模式变压器

实施例：

电缆遥测井下仪，包括电源装置以及分别与电源装置相连的下行指令信号系统和上行数据信号系统，它还包括井下仪接口以及分别与下行指令信号系统和上行数据信号系统相连的信号模式变压器，所述的井下仪接口分别与下行指令信号系统和上行数据信号系统相连。

行指令信号系统包括与信号模式变压器相连的门电路模块，分别与检测器以及噪声抑制电路模块相连的滤波器还连接在门电路模块上，分别与帧同步模式探测器和循环冗余检测电路模块相连的解调器还分别与检测器以及噪声抑制电路模块相连，帧同步模式探测器和循环冗余检测电路模块均连接在定时器上，该帧同步模式探测器还连接有指令接收器以及下行信号发生器，所述的下行信号发生器连接在井下仪接口上。

上行数据信号系统包括与信号模式变压器相连的功放电路模块，帧同步模式转换开关通过双相码形成电路模块与功放电路模块相连，分别与帧同步模式转换开关以及帧同步FSP和循环冗余CRC模块相连的状态装置还连接有与井下仪接口相连的上传数据探测器，状态装置还通过端头电压A/D变换电路模块分别连接有GO脉冲形成电路模块以及上行时钟信号发生器，GO脉冲形成电路模块以及上行时钟信号发生器分别与井下仪接口相连，它还包括与状态装置相连的帧信号装置，帧信号装置分别与上述的指令接收器以及功放电路模块相连，状态装置包括分别与帧同步模式转换开关以及帧同步FSP和循环冗余CRC模块相连的状态字一模块，通过连接有状态开关的状态字二模块与状态字一模块相连的端头电压A/D变换电路模块分别与上述GO脉冲形成电路以及上行时钟信号发生器相连。

帧信号装置包括与上述指令接收器相连的帧起始电路模块以及与帧起始电路模块相连的帧时序电路模块，所述的帧时序电路模块还通过信号交换电路模块与上述功放电路模块相连，它还包括一个波形信号装置，的双相码形成电路模块通过波形信号装置与上述功放电路模块相连，波形信号装置包括分别与上述双相码形成电路模块、信号交换电路模块以及功放电路模块相连的波形信号开关电路模块，该波形信号开关电路模块还连接有波形仪上传波形信号模块以及信号交换电路模块，上述帧时序电路模块还通过信号交换电路模块与上述功放电路模块相连。

本实用新型的具体结构表述如下：

①电源装置

60Hz、250V供电电源经电源变压器T1降压后送到整流稳压电路，输出两组直流电压，为电缆遥测井下仪供电。

由功放电路模块输出的上行数据经T2耦合至电缆上，向上传送。来自地面的下行指令信号经T2耦合至门电路模块，向下传送。井下仪器的探头电源经T2的中心抽头传送至井下仪器，然后经电缆外皮返回地面。

②下行指令信号系统

下行指令信号系统由门电路模块、滤波器、检测器、噪声抑制电路模块、解调器、帧同步模式探测器、定时器、循环冗余检测电路模块、下行信号发生器、指令接收器等电路模块组成。下行指令信号在T2的次级变成单端输出信号，先经过门电路模块、滤波器、检测器及噪声抑制电路预处理，然后经解调器解调。帧同步模式探测器对信号中的帧同步字进行检验，循环冗余检测电路模块对信号中包含的循环冗余CRC码加以核对。去掉帧同步字和循环冗余CRC码的下行指令信号经下行信号发生器处理后送至下行信号DSIG总线。

门电路模块在帧信号的控制下切换下行指令信号系统和上行数据信号系统。

滤波器是由运放组成的三级有源滤波，用来净化50kHz和100kHz以外的干扰信号，以减少干扰形成错误的指令内容。

检测器将滤波器送来的以0V对称有正负电平的指令信号进行整形，变成0V和+12V的真实的双相位特征码。

噪声抑制电路模块对平均值小于40mv的各种干扰保持低电平0V输出，而对有用的双相位特征码，输出为+12V的高电平，并以此去控制解调器的门电路。

解调器电路完成三项功能：其一是确定下行指令的位信息界面；其二是将双相位特征码解调为不归零码；其三是形成三种位时钟信号CLK1，CLK2，CLK3以及400KHz的标准时钟。

帧同步模式探测器的作用是当代表FSP的8位信息进入本电路时，如果正确则输出一高电平作为FSP脉冲启动定时器，从而确定下行指令中32位的指令内容的开始点。若没有接收到正确的8位FSP信息，则不输出FSP脉冲，定时器也不工作。

定时器是分离下行指令格式中各功能段的定时电路，并对指令在传输过程中是否出现失误而作出相应的反映。

循环冗余检测电路模块，当下传的32位指令和CRC无错时，输出一高电平，使定时器和CRC电路全部复位，停止工作。若32位指令或CRC有错时，则维持低电平输出，定时器则继续工作8位时长，即继续下传8位“0”，然后电路复位，停止工作，并置指令错误位为1。

下行信号发生器把32位的指令内容变换成双极性信号，然后下传给各井下仪。

指令接收器在指令中的高七位地址与其固有地址相同时，输出一个指令有效脉冲给电缆遥测井下仪内部使用。同时，指令接收器锁存指令内容的后一字前八位信息作为每帧上传数据字的代码，另锁存指令内容的前一字的后三位信息作为三个状态信号：WAIT等待、NOW立即、WFMEN(波形使能)。电缆遥测井下仪将根据这些信息来选定工作方式。

③上行数据信号系统

上行数据信号系统由上行时钟信号发生器、GO信号形成电路模块、帧起始电路模块、帧时序电路模块、上行数据探测器、探头电压A/D变换电路模块、状态字二模块、状态开关、状态字一模块、帧同步和循环冗余电路模块、帧同步模式转换开关、双相码形成电路模块、信号交换电路模块、波形信号开关电路模块、功放电路模块等电路模块组成。一帧上行数据开始传送前，由电缆遥测井下仪的GO信号形成电路产生GO脉冲，并送至UDATA/GO总线上。井下仪器接口电路收到GO脉冲后，便处于送数的准备状态。然后，井下仪器的数据由上行时钟同步，串行进入UDATA/GO总线。在电缆遥测井下仪内部，上行数据首先进入上行数据探测器，然后经状态字电路、帧同步和循环冗余电路、帧同步模式转换开关进入双相码形成电路调制成双相位码制信号后，经过波形信号开关电路、功放电路后输出至变压器T2。由变压器T2把一帧上行数据耦合至电缆上，上传到地面。上行数据结束后，如需传送声波波形信号，则由信号交换电路输出控制信号，使声波波形信号通过波形信号开关电路，经功放电路、变压器T2送至电缆上。

上行时钟信号发生器输出0～1.2V的上行时钟UCLK，经总线送到各井下仪。

GO脉冲形成电路模块形成0～3.6V，时宽为20μs的Go脉冲，经总线送到各井下仪。

帧起始电路模块按指令的要求由WAIT、NOW决定产生同步于60Hz电源过零的上传数据帧起始信号。

帧时序电路模块形成上传数据中位信息宽度，确定上传信号的开始时刻，控制上传信号起始部位逻辑0信息的宽度，FSP的宽度，状态字一、二的宽度，整个上传数据的宽度，CRC的宽度以及帧时序电路自身一次性工作的结束等。

上传数据探测器有利于抑制总线上的起伏干扰。只有UDATA/GO总线上的信号电压大于0.6V才能进入上行数据信号系统。

端头电压A/D变换电路模块将电源变压器出来经整流而尚未稳压的-V变换成一个五位二进制数送状态字二，然后随上行数据一起传送到井上设备。

状态字二模块的高5位分别存入端头电压A/D变换电路模块所得的5位数字，低3位接地。

状态开关用来转换状态字二模块和仪器数据字。

状态字一模块高8位存入指令收到、指令错误、超时等状态标记，低8位设定每帧应上传数据的字数。

帧同步FSP模块和循环冗余CRC模块是合用一种电路结构。先锁存FSP，CRC不工作。锁存的FSP经移位输出后，CRC开始工作。

帧同步模式转换开关起交通枢纽作用，它由D2的四只与非门控制，先让FSP信号进入双相位特征码形成电路，然后状态字一，状态字二和井下仪数据字进入后续电路，最后CRC才进入后续电路。

为低电平时D2A开启，D2C封闭，CRC才经D2A，B进入后续电路。

双相码形成电路模块把帧同步转换开关输出的信号转换成双相位码数据。

信号交换电路模块在仪器上传波形信号时需输出一高电平的交换信号，一方面不让帧时序电路复位，另方面控制波形开关断开数据通道，接通波形通道，让波形仪的波形信号进入功放。

波形信号开关电路模块在上传数据字和上传波形信号间切换。

上行数据经功放电路馈往电缆向地面传输。

本实用新型采用半双工方式在地面与井下之间进行信息交换；数据传输速率高为100千位/秒，数据传输容量大，并有三种操作方式供灵活选用；每帧数据中均有帧同步字FSP和循环冗余校验码CRC，使传输可靠。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了电源装置、下行指令信号系统、门电路模块、检测器、噪声抑制电路模块、滤波器、门电路模块、帧同步模式探测器、循环冗余检测电路模块、解调器、定时器、指令接收器、下行信号发生器、上行数据信号系统、功放电路模块、帧同步模式转换开关、双相码形成电路模块、功放电路模块、帧同步FSP模块、循环冗余CRC模块、状态装置、状态字一模块、状态开关、状态字二模块、端头电压A/D变换电路模块、上传数据探测器、GO脉冲形成电路模块、上行时钟信号发生器、帧信号装置、帧起始电路模块、帧时序电路模块、信号交换电路模块、波形信号装置、波形信号开关电路模块、波形信号开关电路模块、井下仪接口、信号模式变压器等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (7)

1.一种电缆遥测井下仪，其特征在于，包括电源装置以及分别与电源装置相连的下行指令信号系统和上行数据信号系统，它还包括井下仪接口以及分别与下行指令信号系统和上行数据信号系统相连的信号模式变压器，所述的井下仪接口分别与下行指令信号系统和上行数据信号系统相连。

2.根据权利要求1所述的电缆遥测井下仪，其特征在于，所述的下行指令信号系统包括与信号模式变压器相连的门电路模块，分别与检测器以及噪声抑制电路模块相连的滤波器还连接在门电路模块上，分别与帧同步模式探测器和循环冗余检测电路模块相连的解调器还分别与检测器以及噪声抑制电路模块相连，所述的帧同步模式探测器和循环冗余检测电路模块均连接在定时器上，该帧同步模式探测器还连接有指令接收器以及下行信号发生器，所述的下行信号发生器连接在井下仪接口上。

3.根据权利要求1所述的电缆遥测井下仪，其特征在于，所述的上行数据信号系统包括与信号模式变压器相连的功放电路模块，帧同步模式转换开关通过双相码形成电路模块与功放电路模块相连，分别与帧同步模式转换开关以及帧同步FSP模块和循环冗余CRC模块相连的状态装置还连接有与井下仪接口相连的上传数据探测器，所述的状态装置还通过端头电压A/D变换电路模块分别连接有GO脉冲形成电路模块以及上行时钟信号发生器，所述的GO脉冲形成电路模块以及上行时钟信号发生器分别与井下仪接口相连，它还包括与状态装置相连的帧信号装置，所述的帧信号装置分别与上述的指令接收器以及功放电路模块相连。

4.根据权利要求3所述的电缆遥测井下仪，其特征在于，所述的状态装置包括分别与帧同步模式转换开关以及帧同步FSP模块和循环冗余CRC模块相连的状态字一模块，上述端头电压A/D变换电路模块通过连接有状态开关的状态字二模块与状态字一模块相连，上述的端头电压A/D变换电路模块分别与上述GO脉冲形成电路以及上行时钟信号发生器相连。

5.根据权利要求3所述的电缆遥测井下仪，其特征在于，所述的帧信号装置包括与上述指令接收器相连的帧起始电路模块以及与帧起始电路模块相连的帧时序电路模块。

6.根据权利要求4或5所述的电缆遥测井下仪，其特征在于，所述的上行数据信号系统还包括一个波形信号装置，上述的双相码形成电路模块通过波形信号装置与上述功放电路模块相连。

7.根据权利要求6所述的电缆遥测井下仪，其特征在于，所述的波形信号装置包括分别与上述双相码形成电路模块、信号交换电路模块以及功放电路模块相连的波形信号开关电路模块，该波形信号开关电路模块还连接有波形仪上传波形信号模块以及信号交换电路模块，上述帧时序电路模块还通过信号交换电路模块与上述功放电路模块相连。

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